钼系光电催化材料的制备和性能测试
发布时间：2021-11-11 15:31
钼基催化剂活性高,且储量丰富,在光催化降解、光电催化析氢、电催化析氢、电池电极等多领域都有着巨大的应用潜力。本文从MoO3出发,一方面,通过对MoO3的改性处理为MoO3引入氧空穴,以提高其催化性能,并测试了其在催化降解罗丹明B中的性能;另一方面,以MoO3为前驱体,采用水热法制备了金属相的1T-MoS2材料,并测试了其电催化析氢性能。主要工作内容如下:（1）首先采用沉淀法制备了MoO3,然后以抗坏血酸为改性剂,对MoO3进行表面还原改性处理后得到了MoO3-x,通过控制改性时间,实现了氧空穴含量可控的MoO3-x的制备,最后以罗丹明B为模拟污染物对制备的MoO3和MoO3-x的光催化降解活性进行了测试。MoO3-x的降解效率明显高于MoO3,这是因为经表面还原改性处理后,MoO3-x
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MoO3常见的三种晶型结构（a）α-MoO3，（b）β-MoO3,（c）h-MoO3[11]
重庆大学硕士学位论文1绪论7荷载流子输运、高耐磨性等。然而，与石墨烯相比，二硫化钼具有更低的成本、更丰富且可调谐的带隙以及良好的可见光吸收能力等优点，在能源和环境问题上都发挥了十分重要的作用[5]，是实现钼矿资源的充分高效的利用的重点研究方向。图1.2MoS2的层状结构[49]Fig.1.2LayeredcrystalstructureofMoS21.3.2MoS2的应用MoS2兼具金属性和半导体特性、嵌入离子容量高、电子传输快等优异的物理化学性能，使得在光催化降解等环境污染治理领域以及超级电容器，锂离子电池、光电催化析氢等能量存储领域都展示了极佳的应用潜能。①光催化降解近年来，二硫化钼以其无毒、环保、耐光腐蚀、吸收光谱与太阳光谱相匹配等优点引起了人们对其光催化性能的广泛研究。二硫化钼纳米材料是一种很有前途的可替代材料，可作为可见光驱动的光催化剂用于降解水环境中存在的有机污染物[50]。Zhou等[51]采用无模板水热法合成了多孔MoS2，由于多孔二硫化钼具有更多的活性边缘位置，使得多孔二硫化钼对MB的降解表现出良好的光催化活性。通常情况下，纯二硫化钼的光生电子空穴对的复合速率较高，光催化性能相对较低，而将二硫化钼与其他半导体材料结合形成复合光催化剂的方式能有效克服电子空穴对复合的缺点，大幅提升二硫化钼的光催化性能。Xia等[52]采用乙二醇辅助微波法制备了MoS2/BiOBr中空微球，并对其在可见光照射下对环丙沙星和RhB的催化降解性能进行了评价。结果表明，MoS2负载量为0.2wt%的MoS2/BiOBr微球具有比BiOBr更高的光催化活性，这是因为MoS2和BiOBr形成的异质结结
重庆大学硕士学位论文1绪论10图1.3Kong等人制备的MoS2垂直纳米膜的理想模型[60]（a），Huang等制备的MoS2纳米片的TEM图片[61]（b），Li等负载在CdS上的MoS2量子点[62]（c）Fig.1.3Idealizedstructureofedge-terminatedMoS2filmspreparedbyKongetal.(a)，TEMimageofMoS2nanosheetspreparedbyHuangetal.(b)TEMimageofMoS2dotspreparedbyLietal.(c)②制备MoS2复合材料与其他材料复合是提升材料性能常用的手法，石墨烯、碳纳米管、有序介孔碳等都是常见的负载骨架，在提升材料比表面积和导电性上起着十分重要的作用。Deng[63]等在还原氧化石墨烯表面垂直生长了薄片，该复合材料在酸性介质中展现了优异的催化活性和稳定性（图1.4a）。Ge[64]等将MoS2负载到有序介孔碳（MCNs）上，得益于介孔碳丰富的孔结构和超高的比表面积，该MoS2/MCNs复合材料具备低过电位和高电流密度，析氢性能得到了有效提升。Nikam[65]等采用化学沉积的方式在导电的3D-MoO2上沉积了纳米片，3D结构充分暴露了边缘S原子，导电的负载骨架加速了质子的传输速率，惰性MoS2有效保护了MoO2骨架使得其不受腐蚀，增强了材料的电化学耐久性（图1.4b）。Sun等[66]将MoS2负载到Co3O4纳米片上，构建了MoS2/Co3O4复合材料，此种结构一方面大大MoS2增加了的活性位点，另一方面，钴离子与S原子的边缘偶联促进了质子的吸附过程，在两种因素的共同促进下，其起始电位降低到了76mV（图1.4c）。Chen[67]等采用热相化学沉积的方法，在300℃下用10%H2S/90%H2气体对垂直生长的MoO3纳米线进行硫化，得到了垂直排列的核壳型的MoS2/MoO3复合材料,垂直MoO3纳米线骨架为
本文编号：3489105
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MoO3常见的三种晶型结构（a）α-MoO3，（b）β-MoO3,（c）h-MoO3[11]
重庆大学硕士学位论文1绪论7荷载流子输运、高耐磨性等。然而，与石墨烯相比，二硫化钼具有更低的成本、更丰富且可调谐的带隙以及良好的可见光吸收能力等优点，在能源和环境问题上都发挥了十分重要的作用[5]，是实现钼矿资源的充分高效的利用的重点研究方向。图1.2MoS2的层状结构[49]Fig.1.2LayeredcrystalstructureofMoS21.3.2MoS2的应用MoS2兼具金属性和半导体特性、嵌入离子容量高、电子传输快等优异的物理化学性能，使得在光催化降解等环境污染治理领域以及超级电容器，锂离子电池、光电催化析氢等能量存储领域都展示了极佳的应用潜能。①光催化降解近年来，二硫化钼以其无毒、环保、耐光腐蚀、吸收光谱与太阳光谱相匹配等优点引起了人们对其光催化性能的广泛研究。二硫化钼纳米材料是一种很有前途的可替代材料，可作为可见光驱动的光催化剂用于降解水环境中存在的有机污染物[50]。Zhou等[51]采用无模板水热法合成了多孔MoS2，由于多孔二硫化钼具有更多的活性边缘位置，使得多孔二硫化钼对MB的降解表现出良好的光催化活性。通常情况下，纯二硫化钼的光生电子空穴对的复合速率较高，光催化性能相对较低，而将二硫化钼与其他半导体材料结合形成复合光催化剂的方式能有效克服电子空穴对复合的缺点，大幅提升二硫化钼的光催化性能。Xia等[52]采用乙二醇辅助微波法制备了MoS2/BiOBr中空微球，并对其在可见光照射下对环丙沙星和RhB的催化降解性能进行了评价。结果表明，MoS2负载量为0.2wt%的MoS2/BiOBr微球具有比BiOBr更高的光催化活性，这是因为MoS2和BiOBr形成的异质结结
重庆大学硕士学位论文1绪论10图1.3Kong等人制备的MoS2垂直纳米膜的理想模型[60]（a），Huang等制备的MoS2纳米片的TEM图片[61]（b），Li等负载在CdS上的MoS2量子点[62]（c）Fig.1.3Idealizedstructureofedge-terminatedMoS2filmspreparedbyKongetal.(a)，TEMimageofMoS2nanosheetspreparedbyHuangetal.(b)TEMimageofMoS2dotspreparedbyLietal.(c)②制备MoS2复合材料与其他材料复合是提升材料性能常用的手法，石墨烯、碳纳米管、有序介孔碳等都是常见的负载骨架，在提升材料比表面积和导电性上起着十分重要的作用。Deng[63]等在还原氧化石墨烯表面垂直生长了薄片，该复合材料在酸性介质中展现了优异的催化活性和稳定性（图1.4a）。Ge[64]等将MoS2负载到有序介孔碳（MCNs）上，得益于介孔碳丰富的孔结构和超高的比表面积，该MoS2/MCNs复合材料具备低过电位和高电流密度，析氢性能得到了有效提升。Nikam[65]等采用化学沉积的方式在导电的3D-MoO2上沉积了纳米片，3D结构充分暴露了边缘S原子，导电的负载骨架加速了质子的传输速率，惰性MoS2有效保护了MoO2骨架使得其不受腐蚀，增强了材料的电化学耐久性（图1.4b）。Sun等[66]将MoS2负载到Co3O4纳米片上，构建了MoS2/Co3O4复合材料，此种结构一方面大大MoS2增加了的活性位点，另一方面，钴离子与S原子的边缘偶联促进了质子的吸附过程，在两种因素的共同促进下，其起始电位降低到了76mV（图1.4c）。Chen[67]等采用热相化学沉积的方法，在300℃下用10%H2S/90%H2气体对垂直生长的MoO3纳米线进行硫化，得到了垂直排列的核壳型的MoS2/MoO3复合材料,垂直MoO3纳米线骨架为
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